EHLA技术的演示

为了保护成型工具免受磨损，这些工具都是用优质金属合金铣制而成。在燃料电池生产国家行动计划（H2GO）中，位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）正在采用新的方法：该研究所不使用固体材料铣削工具，而是使用极高速激光材料沉积（EHLA），在成本效益高的结构钢上的最终轮廓附近涂上耐磨功能层。这大大降低了成本、施工时间和工具磨损。此外，EHLA工艺还可用于修复损坏和磨损的工具，从而为循环经济做出重大贡献。

弗劳恩霍夫ILT项目经理多拉·迈什内尔（Dora Maischner）表示，“我们正在寻求一种全新的方法”。“以前,燃料电池双极板的成形工具是由高品质的工具钢在漫长的过程中研磨而成的。在成本效益高的材料上,我们在最终轮廓附近应用了耐磨功能层。”研究人员正在研究一个R2HP子项目（准备生产氢）,这是大规模研究项目H2go--国家燃料电池生产行动计划的一部分,涉及全国18个弗劳恩霍夫社会研究所。在这一项目中,弗劳恩霍夫公司正在与附近的弗劳恩霍夫生产技术研究所和位于德国坎姆尼茨的弗劳恩霍夫机床和成型技术研究所合作,开发生产双极半导体的新工艺。其目的是提高高度紧张和结构精确的成形工具的使用寿命,同时减少其成本和施工时间,此外,还为损坏或磨损的工具建立有效的维修程序。这方面的关键是在弗劳恩霍弗特开发的极端高速激光材料沉积（EHLA）。

工具生产的创新方法

现代的Elha-3D系统的速度超过每分钟30米。采用数字工艺链,添加工艺可以快速有效地应用耐磨功能层。此外,可精确控制3D材料的积累,使焊接在成本效益高的结构钢上的高耐磨层非常接近预定的最终轮廓。而不是像以前那样在一个冗长、工具密集的过程中从固体材料中研磨,成形工具只需要有选择地完成。因此,基于EHLA的新工艺链也将成本降至最低,因为只需要使用薄的高质量材料功能层。同时,几乎最后的等高线材料的应用和因此最大限度的机械加工努力减少了制造时间和工具成本的磨头,因为高强度材料的重压。

EHLA工艺的独特之处在于,粉末在工件上方的激光束中融化,以液体形式沉积在工件表面。弗劳恩霍夫ILT涂层LMD和热处理小组负责人维克多·格鲁施（Viktor Glushych）解释说，“在EHLA工艺中，粉末在撞击工件之前吸收了大部分激光能量”。与传统的激光覆盖工艺相比,专利工艺大大加速了沉积过程,最小化了部件的热应力,并在金属层中创造了更均匀的微结构。这反过来又对耐磨性产生了积极的影响.

耐磨性增加

在正在进行的研究项目中，高速钢1.3343和马氏体不锈钢合金Ferro55被用作涂层材料，其特点是具有高硬度和耐磨性。多拉·迈什内尔指出，“1.3343的硬度约为830 HV0.5，Ferro55约为820 HV0.5，使其处于常用工具钢1.2379的范围内，可用于硬化和未硬化。”磨损保护可以以每分钟30米的涂层速度进行。每层的层厚度约为1.2毫米。通过多层应用，可以调整当前任务中所需的一毫米层厚度。数字控制确保了精确和选择性的材料堆积，从而可以生产出坚固的耐磨保护层。根据该团队的研究结果，这些层的结构对于耐磨保护比材料的硬度更重要。维克多·格鲁施说，“耐磨性在很大程度上取决于材料的微观结构，”“EHLA产生了极细的微观结构，改善了机械性能并显著减少了磨损。细晶粒结构使这些层即使在重载下也具有很高的耐磨性。”